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紧凑型超宽带及相位可调移相器的研究与设计

紧凑型超宽带及相位可调移相器的研究与设计

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作者：刘宇婕山西大学

学位级别：硕士

移相器是一种能控制射频信号的相位,却不产生能量衰减的微波器件,广泛应用于微波相位测量、通信系统、雷达系统、天线阵列以及微波自动控制系统中。近年来,尽管数字移相器发展迅速,但因为无法实现相位连续可调而无法取代模拟移相器,所... 详细信息

移相器是一种能控制射频信号的相位,却不产生能量衰减的微波器件,广泛应用于微波相位测量、通信系统、雷达系统、天线阵列以及微波自动控制系统中。近年来,尽管数字移相器发展迅速,但因为无法实现相位连续可调而无法取代模拟移相器,所以模拟移相器仍有重要研究意义。本文研究了传输线型移相器和反射型移相器,分析了关于移相器的基本原理,设计了超宽带Schiffman移相器和基于变容二极管的反射型移相器。论文的主要工作如下:（1）设计了一种超宽带Schiffman移相器。移相器主要由两条传输线构成,一条作为主线:由短截线加载在传输线上构成。另一条做为参考线。主线部分使用细的微带线来代替电感,加载在传输线与短截线之间,实现了超宽带上的相位变化;选择合适的主线长度和间距,可以使两条传输线之间的相位差在超宽的频率范围内保持稳定。所设计的移相器工作在2-8 GHz,插入损耗小于2 dB,相位差为90°。所设计的移相器结构简单,加工成本低,相位平稳度好,可广泛用于固定相位差的相控阵天线。（2）设计了一种基于变容二极管的反射式移相器,首先提出低插入损耗的移相器,它由两个级联的四端口定向耦合器与八个变容二极管的可调谐反射电路构成。利用变容二极管实现相位调谐,工作在5.19-5.84 GHz,插入损耗小于1.09 dB,并且相位变化范围超过250°。在此基础上设计了一种紧凑型移相器,它由两个级联的四端口定向耦合器与四个变容二极管的可调谐反射电路集成在一起。通过调整施加到变容二极管的电压改变它的电容,使输出波的反射相位变化;通过对反射电路的传输线进行弯折实现移相器小型化。移相器工作在5.51-6.64 GHz,插入损耗也是小于1.86 dB的,在工作频带内最大相移量达到了406.77°。该移相器具有尺寸小,性能良好,并且可以动态调整移相器的移相范围,可广泛应用于无线通信系统中。

关键词：小型化宽频带反射型相位差平稳

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